行業(yè)應(yīng)用與交流《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2015年第34卷第7期ndustrial Applications and Communications系統(tǒng)接地技術(shù)及應(yīng)用張瑞妍,何龍(中石化濟(jì)南分公司,山東濟(jì)南250101)摘要:在自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中,接地是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),接地的質(zhì)量關(guān)系到電氣設(shè)備和人身的安全,本文分析了工作接地、防雷接地和等電位接地的區(qū)別,重點(diǎn)介紹了儀表接地的方法和浪涌保護(hù)器的安裝。詳細(xì)的闡述了各種接地的作用和施工規(guī)范。關(guān)鍵詞:工作接地;防雷接地;浪涌保護(hù)器;施工規(guī)范中圖分類號(hào):TM72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1003-7241(2015)07-0079-04The Technology and Application of GroundingZHANG Rui-yan, HE LongSinopec jinan branch company LTD, Jinan 250101 ChinaAbstract: In the Instrument system, grounding is a very important issue. The quality of grounding is directly related to the electricalequipment and the safety of person. This article analyzes the differences between working grounding, lightning surgeprotection and equipotential bonding, focuses on introducing the grounding methods and installation of surge protector. Thefunction and construction specifications of various grounding are descripted in detailKeywords: working grounding; lightning surge protection; surge protector construction specifications1引言備因絕緣損壞而漏電時(shí)電流迅速通過保護(hù)接地泄流,漏通常所說的接地是為保證電器設(shè)備正常工作和人身電保護(hù)裝置或者空開分閘,從而保證人身和設(shè)備的安全。安全而采取的一種用電安全措施,通過金屬導(dǎo)線與接地保護(hù)接地電阻值宜不大于49,最高不宜超過109。原裝置連接來實(shí)現(xiàn),常用的有保護(hù)接地、工作接地、防雷則上高于36V供電都要求有保護(hù)接地。接地、屏蔽接地、防靜電接地等。接地裝置將漏電電流、靜電荷以及雷電電流等引入地下,從而避免人身觸電和3電源接地可能發(fā)生的火災(zāi)、爆炸等事故。電源接地就是控制系統(tǒng)的直流電源的負(fù)端和地相連,形成一個(gè)穩(wěn)定的參考電勢,用符號(hào)BGND表示。原2保護(hù)接地來的系統(tǒng)直流電源基本都是浮空的,但是電源的浮空帶保護(hù)接地又稱為安全接地,是為人身安全和設(shè)備安來一系列的問題,在SH-T3081-2003石油化工儀表全而設(shè)置的接地,用符號(hào)PE表示,電氣設(shè)備或者儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范中明確要求直流電源的負(fù)端必須接到本機(jī)及控制系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分,正常時(shí)不帶電,在故障或柜工作接地的匯流排上。工作接地再經(jīng)過接地總線回到非正常情況時(shí)可能帶危險(xiǎn)電壓,這樣的設(shè)備均實(shí)施保護(hù)電氣的零點(diǎn)地。接地。也就是說保護(hù)接地是為防止電氣設(shè)備的金屬外殼帶電危及人身安全而進(jìn)行的接地。用以保證當(dāng)電氣設(shè)4屏蔽r儀表屏H中國煤化工CNMH(纜保護(hù)管、電纜槽等接地。這類接地應(yīng)與裝置電氣接地網(wǎng)相連,屬于等電收稿日期:2014-08-06Techniques of Automation &Applications 1 79《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2015年第34卷第7期行業(yè)應(yīng)用與交流Industrial Applications and Communications位連接。另一種是信號(hào)屏蔽電纜接地,應(yīng)根據(jù)信號(hào)源和非正常情況,大電流經(jīng)過安全柵時(shí),安全柵發(fā)生“雪崩接收儀表的不同情況采用不同接法。當(dāng)信號(hào)源接地時(shí),效應(yīng)”,安全柵內(nèi)部二極管反向?qū)щ?經(jīng)過安全柵的大信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源端接地,否則,信號(hào)電纜電流迅速對(duì)地釋放,確保大電流不會(huì)傳到帶有可燃性氣的屏蔽層均應(yīng)在信號(hào)接收儀表一側(cè)接地?，F(xiàn)場儀表接線體的區(qū)域打起火花而發(fā)生爆炸。如圖1所示。所以安全箱兩側(cè)的電纜屏蔽層應(yīng)在箱內(nèi)用端子或其它連接方式連柵能正常工作的前提是有可靠的接地保護(hù)接地和工作接接屏蔽層。僅一端做等電位連接,另一端懸浮時(shí),只能地在匯入接地總板之前是絕緣的,也就是說安全柵安裝防靜電感應(yīng),防不了磁場強(qiáng)度變化所感應(yīng)產(chǎn)生的干擾電在控制機(jī)柜內(nèi),和控制柜之間應(yīng)該用絕緣子連接。防止壓,如果要減少磁場和電磁場產(chǎn)生的干擾電壓,應(yīng)采用機(jī)柜外殼帶電時(shí),把工作地的零點(diǎn)電壓提高,導(dǎo)致系統(tǒng)由絕緣隔開的雙層屏蔽,外屏蔽層應(yīng)至少在兩端做等電工作不正常。在機(jī)柜內(nèi),安裝安全柵的導(dǎo)軌一般推薦用位連接,外屏蔽層構(gòu)成接地連接環(huán)路,在干擾磁場和電兩根接地線,確保安裝導(dǎo)軌良好的接地。磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流,降低源磁場的磁通,從而抵消干擾。通俗的講,就是如果是抗信號(hào)干擾,就采用電纜單use層屏蔽。在屏蔽接地中,由于接地兩端的電勢不一定完全相同,就會(huì)在屏蔽層產(chǎn)生電流,這種屏蔽層上的電流Ileak會(huì)對(duì)儀表傳輸信號(hào)帶來誤差,所以儀表抗干擾信號(hào)采用ner一端接地。屏蔽層就可有效阻止控制電纜芯線與外界形成電容,因而控制電纜芯線不會(huì)因外界電場的變化而產(chǎn)生充放電等現(xiàn)象,可以有效防止靜電干擾。電纜屏蔽圖1安全柵工作原理圖層單點(diǎn)接地其目的是用以降低電磁干擾。而多點(diǎn)接地可C標(biāo)準(zhǔn)IEc60079-14《危險(xiǎn)場所的電氣設(shè)備安裝》以防止雷電反擊。如果是抗雷擊則釆用雙層屏蔽,除了關(guān)于本質(zhì)安全電路的接地中規(guī)定:對(duì)于“沒有電氣隔離電纜橋架的多點(diǎn)接地外,電纜外層屏蔽線需要在機(jī)柜間的安全柵(例如齊納式安全柵)的接地端子應(yīng)以最短的和現(xiàn)場兩端接地。防止雷電反擊和強(qiáng)電磁干擾的雙層屏可行的路徑接到等電位連接系統(tǒng);對(duì)于TN-S系統(tǒng),接蔽,一般接在保護(hù)接地上。用于防止信號(hào)干擾的一端屏到一個(gè)高度完整的接地點(diǎn),連接方式應(yīng)保證這一點(diǎn)接到蔽接地接在儀表的工作地上主電源系統(tǒng)接地點(diǎn)之間的阻抗小于19?！眻D2為推薦的工廠儀表系統(tǒng)最優(yōu)接地方式,本安回5本安接地路在匯入工作接地總板之前和電源地、信號(hào)地是分開本安接地是適用于爆炸環(huán)境獨(dú)有的接地,現(xiàn)場儀表、的。這種接法在國外一些工程上是嚴(yán)格遵守的,但是在齊納式安全柵和控制系統(tǒng)構(gòu)成了本安回路。本安接地用國內(nèi),原來的施工大部分本安接地直接接到機(jī)柜的工作ISE表示。接地上,然后一起匯到工作接地總排,近年才開始給本在石化行業(yè)中,儀表設(shè)備雖然自身不會(huì)產(chǎn)生超過標(biāo)準(zhǔn)安接地設(shè)置獨(dú)立的接地排。特別注意,齊納式安全柵要求的能量,但卻無法限制由于安全區(qū)的設(shè)備故障導(dǎo)致的在儀表機(jī)柜間的接地匯流條和機(jī)柜外殼是用絕緣子隔離大電流、高電壓輸入并產(chǎn)生危險(xiǎn)的火花,因此要保證現(xiàn)場的,否則會(huì)導(dǎo)致齊納式安全柵本安接地和機(jī)柜保護(hù)接地的絕對(duì)安全必須為其回路中增加安全柵來限制能量。在機(jī)柜內(nèi)部連接。這是危險(xiǎn)的也是不允許的。儀表的本安全柵分為隔離式和齊納式兩種。隔離式安全柵采安回路接地、電源地、信號(hào)地和單層信號(hào)屏蔽地在機(jī)柜用隔離保護(hù)技術(shù),兩端浮空,不需要專門接地,而齊納間工作接地匯總板連接。式安全柵則根據(jù)其保護(hù)工作原理需要良好的接地系統(tǒng)。本安儀表配齊納式安全柵才形成一個(gè)完整的本安回路,6防雷接地安全柵從限制能量入手,可靠地將電路中的電壓和電流當(dāng)雷擊中王士由洊的瞬時(shí)變化,電磁限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)(一般是50mA以下),以保場的瞬間變中國煤化工附近的導(dǎo)體上(電CNMHG證電氣設(shè)備在非正常情況下所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)不線、電纜及其立兩尋平,,廣生煙應(yīng)勢(電壓或電流),至于引起周圍可能存在的危險(xiǎn)氣體的爆炸田當(dāng)機(jī)柜間此電勢或電流超過其設(shè)備所承受的范圍,設(shè)備就會(huì)損壞80 I Techniques of Automation& Applications行業(yè)應(yīng)用與交流《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2015年第34卷第7期Industrial Applications and Communications安全場所機(jī)柜配電盤危險(xiǎn)場所浪涌保護(hù)安全柵‖lE中線現(xiàn)場儀表電源公共端江工作接地匯總板保護(hù)接地濃涌撰地籜本安地排本安接地導(dǎo)線推薦冗余的本安接地導(dǎo)線流接地導(dǎo)線接地極接地極系統(tǒng)圖2本安回路推薦接地方式電勢、電流、電磁脈沖會(huì)使信息系統(tǒng)設(shè)備受到干擾,輕備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi),或?qū)?qiáng)大的雷電流泄者使其不能正常工作,重者會(huì)造成永久性損壞。浪涌也流入地,保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。叫突波,就是超出正常電壓的瞬間過電壓。從本質(zhì)上講,浪涌保護(hù)器實(shí)際就是壓敏電阻,具有高通低阻的特浪涌就是發(fā)生在僅僅百萬分之一秒內(nèi)的一種劇烈脈沖的。性。當(dāng)電網(wǎng)在不超過最大持續(xù)運(yùn)行電壓的情況下運(yùn)行時(shí)供電系統(tǒng)的浪涌來源分為外部(雷電原因)和內(nèi)部(電兩個(gè)電極之間呈高阻狀態(tài)。如果電網(wǎng)因雷擊或者操作使器操作過電壓兩個(gè)電極之間的電壓超過點(diǎn)火電壓時(shí),間隙被擊穿,通防雷接地是防雷保護(hù)的重要環(huán)節(jié),用符號(hào)LGND過弧光放電將過電壓能量釋放。沖擊波過后,電弧將被表示,它包括接地極、接地極互相之間的連線,接地帶由分弧片和滅弧室組成的滅弧系統(tǒng)熄滅,恢復(fù)到高阻狀及各接地設(shè)備的接地引線等,從防雷及安全考慮,接地態(tài)用以保護(hù)系統(tǒng)同。系統(tǒng)的接地電阻越小越好,但過小的接地電阻要消耗大接地是浪涌保護(hù)器能起到保護(hù)電子設(shè)備的一個(gè)重要量的人力、財(cái)力。因此通常是在滿足跨步電壓,接觸電的環(huán)節(jié),浪涌保護(hù)器只有在良好的接地前提下,才能把勢的情況下,達(dá)到國家用防雷規(guī)范規(guī)定的數(shù)值即可。雷擊產(chǎn)生的電涌泄放,以達(dá)到保護(hù)儀表系統(tǒng)不被損壞。般地段要求接地電阻值不大于10g,規(guī)范要求,雷擊浪涌保護(hù)器要有單獨(dú)的接地銅板,不能盡管有各種防雷措施,但是在供電線路上,信息系同工作接地、保護(hù)接地共用接地排。應(yīng)通過導(dǎo)線直接連統(tǒng)傳輸線上,仍會(huì)發(fā)生電涌擊壞設(shè)備的事件,閃擊浪涌到接地總排上。接地線要求在25mm2~4mm2之間對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)備可造成干擾效應(yīng)、提前老化效應(yīng)和毀壞并且浪涌保護(hù)器的接地線要求盡量短,要避免彎曲鋪設(shè)。效應(yīng)。特別是連續(xù)運(yùn)行的大型工廠的儀表設(shè)備。為了防浪涌保護(hù)器的接地電阻不大于1Ω。止雷擊損壞電子設(shè)備以及產(chǎn)生次生的安全事故,一般在特別要注意,大部分浪涌保護(hù)器是通過安裝底板接多雷區(qū)的儀表回路中安裝浪涌保護(hù)器地的。安裝浪涌保護(hù)器的導(dǎo)軌在機(jī)柜間絕對(duì)不能和機(jī)柜浪涌保護(hù)器( Surge Protection Device)是電子設(shè)備直接連接,也就是說浪涌保護(hù)器的接地和機(jī)柜外殼要求雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置,過去常稱為“避雷器”嚴(yán)格絕緣或“過電壓保護(hù)器”英文簡寫為SPD。浪涌保護(hù)器的作之間加絕緣YH中國煤化工,要在導(dǎo)軌和機(jī)柜CNMH可能近距離的引用是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)工作接地總排。如果浪涌保護(hù)器的接地和機(jī)柜連接,Techniques of Automation Applications 81《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2015年第4卷第7期行業(yè)應(yīng)用與交流Industrial Applications and Communications機(jī)柜直流電源+機(jī)柜直流電源[+浪涌保護(hù)器安全者儀表控制系信號(hào)線內(nèi)屏線電氣接地極圖3浪涌保護(hù)器機(jī)柜間接地連接圖就會(huì)造成雷擊浪涌引到機(jī)柜上,強(qiáng)電流和高電勢可能會(huì)[3]李宏,楊萌.現(xiàn)場機(jī)柜間接地系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J].《中給機(jī)柜內(nèi)的電子設(shè)備造成損壞。圖3為浪涌保護(hù)器機(jī)柜國儀器儀表》2012,(:206208間接地連接圖[4]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范[S].SH3081-1997:15-18浪涌保護(hù)器在安裝時(shí),應(yīng)該安裝在安全柵之前,信[5]楊萬國,汪波.自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的接地方式[J].石油號(hào)通過浪涌保護(hù)器后進(jìn)入安全柵和系統(tǒng),是串聯(lián)形式,工程建設(shè);200404):27-31.有效的保護(hù)后路設(shè)備不被浪涌損壞。浪涌保護(hù)器安裝[6] Wiring Practices for Hazardous( Classified)在現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場儀表時(shí),和現(xiàn)場儀表設(shè)備是并聯(lián)的,盡 cations Instrumentation Part I: Intrinsic SafetyIs].ISARP126-1995:5062量的靠近所保護(hù)的儀表設(shè)備。[7EK. SARAJA,方文,雷電保護(hù)的接地系統(tǒng)[J.高電壓技術(shù),1980,(4):15-187結(jié)束語[8]姜靜等,配網(wǎng)按地線安全檢測儀的研制[J].電測與儀接地是一項(xiàng)非常重要的工作,良好的接地是人身和表,2013,6):93設(shè)備安全的基礎(chǔ),對(duì)于大型控制系統(tǒng),沒有良好的接地就不會(huì)有控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。正確合理的選用浪涌保護(hù)器,會(huì)減少由于雷擊造成的重大損失參考文獻(xiàn)[1]何金良,電力系統(tǒng)接地技術(shù).科學(xué)出版社M].2007:368-376中國煤化工[2】]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[SHHCNMHGGB50057-94:29-35作者簡,,負(fù)責(zé)電氣技術(shù)82 I Techniques of Automation& Applications